CN103765840A - 用于交换时分复用信号的网元 - Google Patents

Abstract

一种针对交换时分复用信号而设计的网络节点，包括大量线卡（LC1-LCn），互连线卡(LC1-LCn)的交换结构，以及控制系统(CS)。交换结构（SF）是基于信元的交换机，其中一个或多个交换模块（SE1-SEn）适于基于包括在信元的信元报头中的地址交换预定信元格式的信元。线卡（LC1-LCn）具有分段和重组设备(SAR1-SARn)，用于将输入时分复用信号分割成预定单元信元格式的单元信元，且将地址信息添加到每个单元信元，以及用于将从所述交换结构（SF）接收的单元信元重组成输出时分复用信号。所述控制系统（CS）连接到交换结构（SF）的交换端口且使用预定单元信元格式的单元信元，通过交换结构（SF）与线卡（LC1-LCn）交换控制和/或操作、管理和维护（OAM）消息。

Description

用于交换时分复用信号的网元

技术领域

本发明涉及电信领域，且更具体而言涉及用于在传输网络中交换时分复用信号的网元和相关方法。

背景技术

尽管分组交换服务当前正在增长，但是传输网络现今仍主要依赖于电路交换技术，诸如SDH（同步数字体系）、SONET（同步光光学网络）和OTN（光学传输网络），其中恒速传输信号传输时间分复用子速率信号。有效载荷信号被映射到复用单元，其中在SDH/SONET中所述复用单元被称为虚拟容器，而在OTN中被称为ODUk。复用单元代表通过网络的端到端路径，且通过将网元配置为沿着该路径半永久地切换在所有连续传输帧中的相同相对位置存在的对应复用单元，来建立网络中的连接。

网元例如是分插复用器和数字交叉连接。这种网元包括I/O（输入/输出）端口和互连I/O端口的交换矩阵。需要在复用单元的级别上执行以建立网络中路径的交换功能包括在空间域和时间域二者中（即不同I/O端口之间和不同时隙位置之间）的交换。典型地，传输信号被重新定时并在输入端口校准，并且根据与预配置互连映射与公共系统时钟同步地在已校准信号的时隙执行该交换功能。这种网元典型地使用用于I/O和交换功能的专用集成电路。

从EP2200200B1可获知利用自路由信元结构的网络节点。时分复用信号在输入处被分割成相同长度的信元，并且地址信息被添加到每个信元。第一地址部分在信元交换中使用以用于空间交换，且第二部分在相应输出线卡上使用以用于交换属于时域中某一时隙的信元。提到的这种地址信息对于网络节点是本地的，即是外部不可见的。

发明内容

一种针对交换时分复用信号而设计的网络节点，包括多个线卡，互连所述线卡的交换结构，以及控制系统。所述交换结构是基于信元的交换机，其中一个或多个交换模块适于基于包括在信元的信元报头中的地址，来交换预定信元格式的信元。所述线卡具有分段和重组设备，用于将输入时分复用信号分割成预定信元格式的信元并且将地址信息添加到每个信元，以及用于将从所述交换结构接收的信元重组成输出时分复用信号。所述控制系统连接到所述交换结构的交换端口且使用信元格式通过交换结构（SF）与线卡交换控制和/或操作、管理和维护（OAM）消息。

传输网络中的TDM信号包括用于操作、管理和维护（OAM）目的（包括性能监控、故障检测、警报传播、保护切换等）的开销信息。某些开销信息典型地在线卡处终止且通过中央控制系统收集和处理。线卡上的某些功能块还需要通过控制系统配置。通常，提供网络节点的控制系统和线卡之间的专用接口（诸如以太网接口）以用于这种OAM信息交换。

对于线卡和控制系统的处理功能之间的这种控制和元信息的传输，使用所述信元交换结构，该信元交换结构也实施TDM电路。类似于线卡之间的TDM系统，元数据在线卡和控制系统之间以单独流进行传输。这通过重用信元交换机避免了对于单独通信功能的需要，且确保了信元交换机为线卡和控制系统之间的通信所提供的预留带宽、反应时间和故障冗余。无论如何，服务器质量保证对于传输TDM流量是需要的，并且针对上述目的被重用。因此，没有向信元结构及其使用增加额外复杂性。

节省单独通信功能在网络节点的多架实施中是尤其有利的，因为通信功能必须覆盖与冗余和可伸缩性有关的指定需要，而在这种情况中，使用本发明这是不需要的。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的优选实施例，附图中：

图1示出具有基于信元的交换结构的网元的已知架构；

图2示出节点架构，其中内部OAM通信通过基于信元的交换结构来路由；

图3示出在图2的网络节点中使用的线卡的框图；

图4示出通过图2的网络节点配置交叉连接的信息交换；

图5示出图2的网络节点中通信信道数据的路由；以及

图6示出线卡和图2的网络节点中的中央控制之间的开销信息的通信。

具体实施方式

具有自路由信元交换的交换结构的网元在图1中示出。它包括很多输入端口和输出端口。为简单起见，仅示出一个输入端口I和仅一个输出端口O。输入端口和输出端口布置在线卡TIO上。线卡包括接收器功能RX和发射器功能TX。在图1中，仅示出一个接收器功能TIO-RX和一个发射器功能TIO-TX。然而，应当清楚，真实应用中的网络节点具有很多线卡，例如32个线卡。此外，每个线卡可以容纳多于一个的输入端口和相应的输出端口。在一个实施例中，每个线卡具有用于10Gb/s TDM信号的8个输入端口和8个相应输出端口。这总共将合计达2.5Tb/s的系统容量。

线卡连接到由很多交换模块SE1-SEn构建的交换结构SF。这些模块SE1-SEn与矩阵适配器MA（即支持信元交换的具有全双工交换能力的自路由交换元件）协作。这种交换模块在市场上可购得且典型地用于以太网流量或其他类型的分组交换流量的交换。这种交换模块是以相对大规模生产的现成组件。针对TDM应用重用这些设备允许以适中价格使用最新技术以最高集成度构建大网元。

在一个实施例中，网络节点可以具有2.5Tb/s的系统容量。交换结构SF包含布置在5个结构卡上的20个交换模块外加布置在3个结构板上用于设备保护和负载共享目的的12个附加交换模块。每个交换模块具有6.25Gb/s的64×64路的交换容量。应当理解，这种选择和尺寸设计仅是示例，并且可以按需尺度且在组件可用时加以缩放。

线卡TIO包括TDM成帧器10、用于分段和重组（SAR）功能模块11以及矩阵适配器（MA）12。在接收方向（入口侧）中，TDM成帧器10终止接收传输信号的传输开销。另外，成帧器还执行针对接收信号的重新定时和校准功能。SAR模块11从接收TDM信号中的时隙提取复用单元且将它们转换成信元格式。SAR模块还向每个信元插入包括地址信息的信元报头，这将在下文中进行详细描述。矩阵适配器12将信元分布到交换结构SF的交换元件SE1-SEn。这种矩阵适配器在用于以太网或分组交换应用市场上是可购得的。

另外，网元包括控制系统CS，如下面更详细描述，线卡可以经由该控制系统而被配置。控制系统CS还接收在接收端TDM成帧器中终止的开销信息，且提供将通过发射端TDM成帧器而插入的开销信息。

线卡的发射端（出口侧）TIO-TX在图1的右手侧示出。在发射方向中，矩阵适配器13从交换矩阵SF接收信元，对这些信元进行排序且将它们馈送到SAR模块14。SAR模块从接收信元提取有用信息且将它们重组为复用单元。TDM成帧器15将复用单元映射到新产生的TDM帧以用于前向传输。

如所说明的那样，图1中的信号流是从左到右的。在输入端口I上接收被构造为相同长度帧的TDM线信号。在该实施例中，线信号可以是具有10Gbit/s容量的STM64信号。STM64帧包括64个较高阶复用单元VC-4。备选地，可以使用4×STM16或16×STM4或其组合的复用线路信号。此外，SONET等价STS-192可以同等地用作线路信号。在任意情况中，交换粒度被选择为STS-1，其对应于1/3STM1。然而，这仅仅是内部交互实体，在交换之前完成帧处理，使得例如STM1可以交换为3个独立的“伪”STS-1。实际帧处理通过TDM成帧器10完成，该成帧器终止STM64帧的部分开销且处理其AU指针。

上述过程可以以类似的方式应用于OTN OTM-m.n/OTUk信号，以及在OTUk中传输的ODUk复用单元。

TDM成帧器10的输出是连续比特流，其仍被构造为帧但是同步到本地时钟且具有其帧头（部分开销）被提取。将在每个帧内的固定时隙中将发现所述复用单元。SAR模块11从时隙中提取复用单元且通过将比特流分割成60B的有效载荷信元将这些复用单元转换成信元格式。SAR模块11的输出具有如下信元格式：其具有60B有效载荷、4B的地址开销以及包括成帧和CRC字节的附加8B信元报头。

MA12、13和交换结构SF之间的接口是具有9字节信元报头的专有接口，其附加地包括关注于在发射端MA13的信元顺序的时间戳。

4B地址字段包括2B结构报头和2B TDM报头。结构报头由交换结构查看。它包括寻址信元将进入哪个输出端口的地址。因为每个线卡携带8个输出端口，结构报头包括识别目的地MA的11比特和识别目的地服务的输出端口的4比特。如下面更详细解释，第1比特用于从多播连接中区分出单播。在单播连接的情况中，该比特被设置为“0”。

TDM地址由发射端SAR模块查看且包括16位出口标识符。最低有效的8位指示信元所属的输出信号的时隙。因为该实施例中的网元以STS-1（同步传输信号级1）的粒度交换，在10G输出信号（STM64或STS-192）中存在192个时隙。因此，8位足以对它们（2⁸=256）进行寻址。最高有效的8位识别信元有效载荷将被映射的时隙所属的10G信号。根据结构报头H1、H2的信息，这看上去是冗余的，但是结果证明在涉及多播连接时是有用的，例如，用于保护交换，以清楚地识别系统中的信号。

对于设想的TDM应用，优选地，使用预定的固定长度的信元。然而应当注意，可用信元结构元件也可以支持变长信元。

如图1所示的网络节点可从通过引用并入此处的EP2200200B1中获知。在该网络节点中，本地控制系统CS和各个线卡以及矩阵板之间的互连通过诸如以太网形式的局域网络形式的直接互连实现。

总而言之，通过在入口端设置信元地址提供连通性。结构地址对目的地端口进行寻址且TDM地址对出口时隙进行寻址。结构SF的连通性通过控制系统CS评估且下载到线卡的分段和重组（SAR）功能。考虑到路径（SNCP）和线交换功能（MSP）以每秒200次的速率（5ms循环）计算用于整个结构的目的地报头。每5ms将完整的连通性下载到线卡和结构设备SE1-SEn。结构设备SE1-SEn仅需要针对多播连通性进行配置。

这种网络节点的改善实施例在图2中示出。网络节点具有连接到交换结构SF的很多线卡LC1-LCn。交换结构SF是如上所述类型的基于信元的自路由交换结构。每个线卡LC1-LCn具有TDM成帧器、SAR模块和矩阵适配器MA。控制系统CS包括用于通过网络节点配置交叉连接的结构管理器、性能和警报评估控制块和ECC控制器，该ECC控制器处理嵌入式通信信道流量，例如用于控制面和管理面通信。

根据本发明的一个方面，线卡LC1-LCn和控制系统CS之间的内部控制和OAM通信通过交换结构SF路由。出于该目的，控制系统CS装配有附加矩阵适配器MA，并且任意控制和OAM管理消息被封装成信元，与用于分段的TDM流量信号的那些类似。本地地址在信元报头中使用以在线卡的各个功能实体和控制系统之间路由控制和OAM信元。

应当理解的是，用于内部控制和OAM消息的信元格式不必与用于TDM电路的信元格式相同，而是可以使用矩阵适配器和结构元件支持的任意信元格式。具体而言，对于某些应用，可以使用变长信元，而对于TDM电路的信元格式，优选地使用固定长度信元。

线卡LC1-LCn上的TDM成帧器终止所接收线信号的开销，且向控制系统CS转发比如故障消息、保护交换协议、检测错误以及管理通信信号之类的开销信息。TDM成帧器还从控制系统CS接收管理通信信号和其他信息，以便插入到传输方向中的信号开销。

该内部信号交换使用具有内部地址的信元实施，该信元通过交换结构SF路由。出于该目的，在线卡LC1-LCn上存在有TDM成帧器和相应矩阵适配器MA之间的连接，从而将分段和重组块SAR旁路。

如上面已经解释，用于TDM流的交叉连接通过信元报头中的适当寻址来实施。因此，为了提供交叉连接，控制系统配置线卡中的SAR功能以将适当的信元地址插入到分段TDM流的信元中。用于配置线卡中的SAR功能的控制信息也以从控制系统交换的信元形式，通过交换结构通信传送到相应线卡。在这种控制信元中使用内部地址以对各个SAR功能块进行寻址。

在图3中示出用于图2的网络节点的线卡LC。它包含用于连接光纤链路的8个I/O端口IO1-IO8。每个I/O端口IO1-IO8装配有连接到串行器/解串行器（Serdes）的E/O转换器（电学/光学），其在每个方向中在串行和并行接口之间进行转换数据。线卡LC还包括两个成帧器电路TFa、TFb，每个成帧器电路TFa、TFb服务4个I/O端口且具有4×10G的容量。两个成帧器TFa、TFb中的每一个连接到也具有40G的容量的一个SAR模块SARa、SARb，且两个SAR模块SARa、SARb中的每一个连接到一个矩阵适配器MAa、MAb。两个矩阵适配器MAa、MAb每个均经由4通道宽接口连接到交换结构SF。应当注意，线卡LC的所有功能是双向的且包括接收和发射功能性。示意性示出的线卡LC上的互连以及外部光纤连接优选地实施为用于两个传输方向的分立物理连接。

线卡LC还包括两个集线器电路T-HUB，其用作桥接器且互连不同类型的芯片接口。集线器电路T-HUB连接到两个成帧器电路TFa、TFb、两个SAR模块SARa、SARb以及两个矩阵适配器MAa、MAb。OAM和控制信元可以在两个矩阵适配器MAa、MAb任意一个从信元结构SF接收，且通过集线器电路T-HUB转发到作为这些信元目的地的SAR模块SARa、SARb或成帧器电路TFa、TFb。相反，终止的开销信息和其他OAM信号可以在任一成帧器电路TFa、TFb或SAR模块中的任意一个处被封装成信元，且通过集线器电路T-HUB直接发送到相应矩阵适配器MAa、MAb，以便朝向控制系统CS向前传输。

可选地，可以提供附加卡控制器CC，其也连接到集线器电路T-HUB，其在控制系统CS的控制下管理和配置线卡。然而同样可能的是，控制系统CS可以经由T-HUB直接管理和配置成帧器和SAR模块，且因此可以接管卡控制器CC的功能，从而使得线卡也可以在不使用分离的卡控制器的情况下实施。

每个SAR模块将来自接收TDM信号的时隙分割成信元，且分配结构和TDM地址。这些地址通过控制系统CS预配置。MA是用于以太网和其他分组交换设备的标准组件，且与基于信元的交换结构SF协作地提供到发射端MA的互连功能，该发射端MA根据4个目的地接口比特将接收的信元分配到适当输出端口。

图4示出如何通过自路由信元交换机SF提供交叉连接的一个示例。控制系统CS包括结构管理器FM，该结构管理器FM能访问连通性映射MAP。连通性映射MAP包括关于所有建立的交叉连接的配置数据，即，来自哪个输入的哪个时隙连接到哪个输出的哪个时隙。交叉连接是半永久连接，其一直存在直到由于管理请求或保护交换事件的执行连通性映射被重新配置。

为了建立交叉连接，相应输入端口的SAR功能需要被配置成向对应于将被交叉连接的时隙的每个后续信元的报头中，添加适当的地址。根据该实施例，具有交换结构SF需要的信元格式的配置消息通过交换结构SF从结构管理器FM被发送到需要配置的相应输入的SAR功能。具有配置消息的信元在其报头中包括涉及目的地SAR功能块的本地地址。

配置消息信元从结构管理器FM发送到控制系统CS的矩阵适配器MA_CS。通过信元交换结构SF，配置消息信元被交换到输出线卡的矩阵适配器MA，目的地SAR功能块驻留在此处。配置消息信元从矩阵适配器MA，经由集线器电路T-HUB（见图3）到达目的地SAR功能。

在图4的实施例中，例如假设应当建立从线卡LC1的输入端口的时隙A到线卡LCn的输出端口的另一时隙B的交叉连接。连通性映射MAP因此被重配置成反映新交叉连接，且结构管理器FM向线卡LC1上的SAR功能SAR1发送配置CM1消息，其包含具有来自相应输入的时隙A的分段数据的信元应被发送到哪里的地址信息。该地址信息包括对信元将被交换到的输出端口进行寻址的16比特结构地址加上对输出时隙进行寻址的8比特TDM地址。如前面所讨论，每个线卡携带8个输出端口。结构地址因此包含识别目的地MA的11比特和识别目的地MA服务的输出端口的4比特。第一个比特被设置为“0”且指示新交叉连接是单播连接。

结构管理器FM附加地向线卡LCn的SAR功能SARn发送第二配置消息信元CM2以告知新交叉连接。这是有用的，因为如果SAR功能SARn将接收新交叉连接的信元而不知道相应的交叉连接已经建立，它将假设存在连接不匹配且因而将产生连接不匹配警报并丢弃属于该交叉连接的信元。

此外，有利的是，SAR功能SAR1和SARn将向结构管理器回发确认消息信元以确认配置请求的适当的接收和执行。当接收确认时，将连通性映射MAP中的新交叉连接的状态从未决改变为已提供。

在上述允许在时间域和空间域中将TDM子信号从一个输入端口交换到一个输出端口的地址机制之外，本实施例的网元附加地提供向多于一个输出端口发送输入信号的能力。这种连接被命名为多播连接。为此，信元报头中的结构地址由15比特多播地址代替，且结构模块SE1至SEn和MA配置成将携带某一多播地址的信元交换到适当的多个输出端口。这种多播连接主要用于保护交换，其中输入信号序号通过冗余链路发送。在多播连接的情况中，结构报头的第一位被设置为“1”。为了实施这种多播连接，结构管理器不仅向相应线卡中的SAR功能发送配置消息信元，而且还向结构模块SE1-SEn和目的地矩阵适配器发送配置消息信元。

在图5中示出使用自路由信元的节点-内部控制和OAM信令的第二实施例。如上面所解释，每个线卡具有TDM成帧器，其终止接收的TDM信号的开销字节，且将开销字节插入到需要发射的TDM信号中。开销的一部分被称为嵌入式通信信道（ECC），其使用TDM信号的开销中的一个或多个字节。

ECC用于网络管理系统和网络中的节点之间的通信，以及用于网络节点之间的通信。这种通信包括警报传播、网络节点的配置、性能监控数据的收集等。

ECC还可以用于在与网络节点本地关联的分布式控制面控制器之间在控制面内的通信。控制面通信使用适于提供拓扑的连接和交换以及链路状态信息的GMPLS/ASON协议。

ECC因此用于网元之间的通信，其目的是作为支持网元的管理和监督的DCN（数据通信网络）的一部分。ECC的实例是SDH/SONET信号（ITU-T G.707）的部分开销中的DCC字节以及OTN信号（ITU-TG.709）的OTUk/ODUk开销中的GCC字节。

ECC上的通信典型地使用基于IP或OSI的路由分组协议。在线卡上终止的ECC上的任何分组流量均进入网络节点中的路由功能，该功能针对每个分组基于分组地址和本地路由表确定分组需要被转发到哪个输出ECC。关于ECC通信的更详细的概述可以在通过引用合并在此的EP1385296B1中找到。

图5的实施例中的路由功能实施为ECC控制器EC，其是控制系统CS的一部分。取代以太网接口以及每个线卡和ECC控制器之间的连接，信元交换流通过终止ECC的TDM成帧器和ECC控制器EC之间的交换结构SF来实施。

ECC控制器EC通过矩阵适配器MA_CS附连到交换结构SF且可以经由信元交换机向节点的线卡LC1-LCn通信。针对每个ECC信道经由信元交换机SF提供单独的双向流ECC1-ECCn。这些流对应于相应ECC信道的属性，例如，针对DCC-R信道实施192MBit/s的预留带宽，且针对DCC-M信道实施576MBit/s的预留带宽。用于OUTk/ODUk GCC0/1/2的指定带宽依赖于k的值。

当相关ECC终止且被配置成用作DCN链路（例如，通过提供ECC终止和相关IP或OSI接口的实例化）时，ECC控制器EC和线卡LC1-LCn之间的信元流ECC1-ECCn被实例化为双向的恒定比特率流，以便通过网络管理系统路由且转发IP/OSI流量。这种提供针对每个ECC单独且独立完成。

ECC控制器EC是实施必要路由协议（例如OSPF、IS-IS和用于转发（IP和/或OSI）的OSI参考模型第3层）的IP和/或OSI路由器。其可以附加地具有其他DCN接口，例如LAN接口。

在图5中，线卡LC1上的TDM成帧器TF1终止在线卡LC1处接收的TDM信号。接收的TDM信号的ECC字节包括用于管理面通信的IP分组。例如，ECC可以携带目的地为本地节点的管理消息的IP分组以及目的地为连接到线卡LCn的网络节点的其他IP分组。

TDM成帧器TF1从终止的ECC获得所有IP分组，将分组斩成等长的分段，且将这些分段映射到信元交换结构SF所需的信元格式的信元。这些ECC信元中的每一个将会在其报头中具有ECC控制器EC的本地地址。

这些ECC信元经由集线器T-HUB（见图3）被转发到矩阵适配器MA1，从而旁路SAR模块SAR1。矩阵适配器MA1通过交换结构SF向控制系统SC的矩阵适配器MA_CS发送ECC信元。矩阵适配器MA_CS向ECC控制器EC转发信元。

ECC控制器EC重组从矩阵适配器MA_CS接收的所有ECC信元，且处理包括在信元中的IP分组的IP报头。目的地为本地节点的IP分组将由ECC控制EC评估，并可能经由LAN接口（图5）转发到节点本地控制器，而目的地为其他节点的IP分组将被转发到线卡上的相应TDM成帧器。

例如，IP分组中的一些可以包括来自网络管理系统、请求设立新交叉连接（如图4的实施例）的管理消息。ECC控制器EC将评估该消息且将请求的交叉连接添加到连通性映射MAP的配置数据中。ECC控制器EC然后将通过回发带有确认的IP分组来应答该请求。ECC控制器EC将具有确认消息的IP分组分块成分段且将它们映射到用于通过交换结构SF交换的信元。信元将被寻址到线卡LC1上的TDM成帧器TF1，其中IP分组被重组且输入到出口TMD信号的ECC。

目的地为其他节点的IP分组将被引导到适当线卡以便向前传输。例如，IP分组可以被寻址到通过光学链路连接到线卡LCn的网络节点。ECC控制器EC或另一节点本地控制器将基于其路由表和目的地IP地址做出路由决策，并且然后再次将相应IP分组映射到信元且将这些信元寻址到线卡LCn上的TDM成帧器TFn。TDM成帧器TFn将重组接收的信元且将它们置入其发射TDM信号的ECC中。

图6示出图2的网络节点中TDM元数据的处理的实施例。这种元数据包括接收的TDM信号的开销字节中的开销信息，以及从该开销信息得出的信息和其他信号特征。具体而言，这包括从输入TDM信号得出的用于报告和保护交换的缺陷和警报、从输入TDM信号得出的用于聚合和后续报告的性能数据、用于OAM目的的开销信道以及用于聚合、报告和保护交换的保护通信。

TDM成帧器TF1-TFn包括用于向TDM信号的开销字节插入开销信息和从中提取开销信息的功能，同时用于处理该信息的处理功能（例如过滤、聚合、保护交换、报告）在线卡LC1-LCn以及控制系统CS的一个或若干处理实例之间共享。

对于元信息在线卡LC1-LCn和控制系统CS的处理功能之间的传输，使用也实施TDM电路的信元交换结构SF。类似于线卡LC1-LCn之间的TDM系统，元数据在线卡LC1－LCn和控制系统CS之间以单独流传输。

在接收端线卡中，TDM成帧器TD1-TFn终止接收TDM信号的相关分段和路径开销，且从中提取控制字节。TDM成帧器在每个时隙（例如在SDH中的每个VC-N）检测线路和分段警报以及警报和状态信息，提取自动保护交换（APS）字节K1和K2且确定用于性能监控（PM）的基元。这些元数据经由信元交换结构SF被转发到从所有线路聚合元数据的控制系统CS。保护控制块PROT评估这些数据且在故障和信号劣化的情况中确定何时需要执行保护交换且相应地配置连通性映射MAP。由前文所述的结构管理器FM实施连通性映射MAP：对于任意种类的连接（单播和多播），结构管理器FM在每个时隙为接收端SAR模块配置连接标签，即对于每个指定STS-1按照每个信元使用其地址。对于多播连接，结构管理器FM附加地配置结构元件SE1-SEn和发射端矩阵适配器。

出于在线卡LC1-LCn和控制系统CS之间通信传送元信息的目的，信元交换结构实施单向流UNIF-UNIF2以及双向流BIF1-BIFn.单向流UNIF1-UNIFn将从线卡LC1-LCn到用于缺陷、警报、性能数据的处理功能PMA一直需要。对于根据ITU-T G.707的SDH，通信例如包括诸如LOS（信号丢失）、LOF（帧丢失）、和错误监控字节Bx或从Bx得出的错误累积性能监控信息之类的警报。对于根据ITU-T G.709的OTN，它包括诸如TCM（串联连接监视）、BDI（后向缺陷指示）以及BEI（后向错误指示）之类的信号。

双向流BIF1-BIFn将用于线卡LC1-LCn之间的保护通信信道（例如ITU-T G.707中的K1/K2、ITU-T G.709中的APS）和控制系统CS中的保护处理功能PROT以及同步状态字节S1.

该流具有恒定带宽，该恒定带宽允许它们在所需可靠性和延迟时间限制内传输所有元数据。恒定带宽通过线卡的类型限定，且当线卡安装在系统中时被实例化。

处理功能PMA实施缺陷和警报的过滤、关联和报告，由缺陷和警报导致的连续动作的触发，以及性能监控数据的收集和聚合。保护控制功能PROT包括传输保护状态机且作为保护交换事件的结果触发TDM电路的再配置。

信元交换结构本质上支持用于解决处理功能的1+1冗余的冗余。控制系统优选地包括控制器的单独1＋1冗余对，且可以以软件实施，和/或实施为FPGA。

在各个实施例中描述的TDM线卡之外，网络节点可以附加地装配有分组线卡，从而提供实际的多服务交换机。这种多服务网元允许使用单个“类型-不可知”交换矩阵交换分组以及同步TDM服务。尽管常规地，对于这两种流量使用了完全分立的网络，但是实施为单个节点允许在单个网络架构中具有所有类型的服务。与具有用于TDM流量的TDM矩阵以及用于分组流量的分离信元矩阵的混合网元相比，这节省了相当的成本。

描述和附图仅仅示出了本发明的原理。应当理解，本领域技术人员能够设计出具体实现本发明的原理且包括在其精神和范围中的各种布置，尽管此处没有明确地描述或示出。再者，此处陈述的所有示例原则上旨在明确地仅用于教导目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人贡献的概念，并推动现有技术，他们应当被理解为在不受限于这些指定陈述示例和条件。此外，此处对本发明的原理、方面和实施例以及其示例的所有描述旨在涵盖其等价。

图中示出的各个元件的功能，包括指出为控制器的所有功能块，可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关的软件的硬件提供。当通过处理器提供时，功能可以通过单个专用处理器提供、通过单个共享处理器提供或通过其中一些可以共享的多个单独处理器提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应解读为排他性地指代能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括但不限于，数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和非易失性存储器。也可以包括其他常见和/或定制装置。类似地，图中示出的任意交换机仅是概念性的。其功能可以通过程序逻辑作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互或甚至手动地实施，实施者可以选择指定技术，正如从上下文中将更加具体地理解的那样。

上面示出的若干功能可以组合到一个专用硬件或能够执行与适当软件相关的软件的硬件中，也可以不组合。

Claims (13)

1.一种用于交换时分复用信号的网络节点；所述网络节点包括多个线卡（LC1-LCn）、互连所述线卡（LC1-LCn）的交换结构（SF）以及控制系统（CS）；

其中所述交换结构（SF）是包括一个或多个交换模块（SE1-SEn）的基于信元的交换机，所述一个或多个交换模块（SE1-SEn）适于基于包括在所述信元的信元报头中的地址来交换预定信元格式的信元，

其中所述线卡（LC1-LCn）包括分段和重组设备（SAR），用于将输入时分复用信号分割成所述预定信元格式的信元且将地址信息添加到每个信元中，以及用于将从所述交换结构（SF）接收的信元重组成输出时分复用信号；

其中所述控制系统（CS）连接到所述交换结构（SF）的交换端口且使用所述交换结构（SF）支持的信元格式通过所述交换结构（SF）与所述线卡（LC1-LCn）交换控制和/或操作、管理和维护/OAM/消息。

2.根据权利要求1所述的网络节点，其中带有控制消息和/或/OAM/消息的信元具有对所述控制系统（CS）和所述线卡（LC1-LCn）内的功能实体进行寻址的本地地址。

3.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述控制系统（CS）适于通过所述线卡和所述控制系统（CS）之间的所述交换结构（SF）来配置控制流和OAM流。

4.根据权利要求3所述的网络节点，其中所述控制流和OAM流具有固定带宽。

5.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述OAM信息包括从接收的时分复用信号提取或导出的元信息。

6.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述控制信息包括配置消息，用于配置所述线卡的所述分段和重组设备，以便通过分配相应的信元报头地址来提供通过所述交换结构的交叉链接。

7.根据权利要求6所述的网络节点，其中所述控制信息还包括多播配置消息，用于配置所述线卡的所述分段和重组设备，以通过分配多播信元报头地址来提供通过所述交换结构的多播交叉链接，以及用于配置在其中复制信元且使用所述多播信元报头地址交换信元的所述交换结构。

8.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述OAM信息包括嵌入式通信信道/ECC/的控制信道消息，所述嵌入式通信信道/ECC/包括在所述时分复用信号的开销区域中，以及其中所述控制系统包括ECC控制器（EC），所述ECC控制器适于基于包括在所述控制信道消息中的地址，将所述控制信道消息路由到输出嵌入式控制信道和所述控制系统（CS）的其他功能或者本地网络节点的其他控制器。

9.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述线卡（LC1-LCn）和/或所述控制系统（CS）包括若干功能实体，所述功能实体通过相应本地地址独立可寻址。

10.根据权利要求9所述的网络节点，其中所述控制系统（CS）包括独立可寻址的ECC控制器（EC）、结构管理器（FM）、保护控制功能（PROT）以及用于缺陷、警报和性能数据的处理功能（PMA）。

11.根据权利要求9所述的网络节点，其中所述线卡（LC1-LCn）包括全都独立可寻址的成帧器（TF1-TFn），分段和重组设备（SAR1-SARn）以及矩阵适配器（MA1-MAn）。

12.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述线卡包括用于与所述交换矩阵对接的矩阵适配器（MA1-MAn），且其中所述控制系统（CS）包括附加矩阵适配器（MA_CS）。

13.一种交换时分复用信号的方法，包括以下步骤：

在输入端线卡（LC1-LCn）上，将输入时分复用信号分割成预定信元格式的信元且将地址信息分配给每个信元；

根据所述地址信息通过基于信元的交换结构（SF）将所述信元交换到相应输出线卡；以及

在所述输出端线卡（LC1-LCn）上，将从所述交换结构（SF）接收的信元重组成输出时分复用信号；

其中控制系统（CS）连接到所述交换结构（SF）的交换端口且使用所述交换结构（SF）支持的信元格式通过所述交换结构（SF）与所述线卡（LC1-LCn）交换控制和/或操作、管理和维护/OAM/消息。

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